JP2015099715A - Water-saving combined power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体酸化物形燃料電池とガスタービンとを備えた省水型コンバインド発電システムに関する。 The present invention relates to a water-saving combined power generation system including a solid oxide fuel cell and a gas turbine.
燃料電池は、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電デバイスであり、電解質の種類によって分類される。ジルコニア等のセラミックが電解質として用いられ、天然ガス、石油、メタノール、石炭ガス化ガス等が燃料として用いたものは、固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell、以下「SOFC」と記載する)と呼ばれる。昨今、このSOFCをガスタービンと組み合わせたコンバインド発電システムが提唱されている(特許文献1等参照)。 A fuel cell is a power generation device that directly converts chemical energy of fuel into electrical energy, and is classified according to the type of electrolyte. Ceramics such as zirconia are used as electrolytes, and natural gas, petroleum, methanol, coal gasification gas, etc. are used as fuels. Solid oxide fuel cells (hereinafter referred to as “SOFC”) Called. Recently, a combined power generation system in which this SOFC is combined with a gas turbine has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1のコンバインド発電システムでは、ガスタービンの排気ガスを蒸気タービンの作動媒体である蒸気の発生熱源に利用することで高効率化を図っている。このようにガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルでは、蒸気を水に戻すための復水器で使用する大量の放熱源を必要とする。放熱源には水が用いられる場合が多いため、コンバインドサイクルは大きな河川や海の近くに建設される場合が多い。そのため、コンバインドサイクルの建設は水源の乏しい地域には不向きである。同文献のコンバインド発電システムで蒸気タービンを省略したとしても、ガスタービンの排気ガスの処理に大掛かりな設備を要し、かつ排気ガスのエネルギーを浪費することとなって効率が悪い。 In the combined power generation system of Patent Document 1, high efficiency is achieved by using the exhaust gas of the gas turbine as a heat generation source of steam that is a working medium of the steam turbine. Thus, the combined cycle in which the gas turbine and the steam turbine are combined requires a large amount of heat radiation source used in the condenser for returning the steam to the water. Since water is often used as a heat radiation source, the combined cycle is often constructed near a large river or sea. For this reason, the construction of a combined cycle is not suitable for areas where water resources are scarce. Even if the steam turbine is omitted in the combined power generation system of the same document, a large facility is required for processing the exhaust gas of the gas turbine, and the energy of the exhaust gas is wasted, resulting in poor efficiency.
その一方で、蒸気タービンを組み合わせなくてもコンバインドサイクルと同等の効率が得られるシステムとして、AHAT(Advanced Humid Air Turbine)と呼ばれるシステムが知られている。AHATでは、ガスタービンの排気ガスを利用して蒸気を生成し、生成した蒸気でガスタービンの圧縮空気を増湿して燃焼効率を向上させるとともに、ガスタービンの排気ガスに低温の冷却水を噴霧して排気ガスの湿分を復水する。排気ガスに噴霧される水分は、ウォータークーラによって復水を冷却したものである。そのため、ウォータークーラ等の設備で大量の水分を必要とし、やはり水源の乏しい地域での運用は困難である。 On the other hand, a system called AHAT (Advanced Humid Air Turbine) is known as a system that can achieve the same efficiency as a combined cycle without combining steam turbines. In AHAT, steam is generated using the exhaust gas of the gas turbine, and the generated steam is humidified with the compressed air of the gas turbine to improve combustion efficiency, and low-temperature cooling water is sprayed on the exhaust gas of the gas turbine. To condense the moisture of the exhaust gas. The water sprayed on the exhaust gas is obtained by cooling the condensate with a water cooler. For this reason, a large amount of water is required in equipment such as a water cooler, and it is difficult to operate in an area where water sources are scarce.
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、水源に乏しい地域でも運用することができる高効率な省水型コンバインド発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly efficient water-saving combined power generation system that can be operated even in an area where water sources are scarce.
上記目的を達成するために、本発明に係る省水型コンバインド発電システムは、圧縮機、燃焼器、タービン及び発電機を有するガスタービン発電システムと、燃料電池と、前記圧縮機と前記燃料電池とを接続し前記燃料電池に圧縮空気を供給する燃料電池空気管と、前記燃料電池と前記燃焼器とを接続し前記燃料電池の排燃料を前記燃焼器に導く排燃料管と、前記燃料電池と前記燃焼器とを接続し前記燃料電池で発生した蒸気を前記燃焼器に供給される圧縮空気に付加する燃料電池出口蒸気管と、前記タービンの排気ガスから水分を回収する水分回収システムと、前記水分回収システムで回収した水分と前記タービンの排気ガスとを熱交換させて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラと前記燃焼器とを接続し前記排熱回収ボイラで発生させた蒸気を前記燃焼器に供給される圧縮空気に付加する燃焼器蒸気管とを備える。 To achieve the above object, a water-saving combined power generation system according to the present invention includes a compressor, a combustor, a gas turbine power generation system having a turbine and a generator, a fuel cell, the compressor, and the fuel cell. A fuel cell air pipe for supplying compressed air to the fuel cell, connecting the fuel cell and the combustor, and connecting the fuel cell to the combustor, and a fuel cell A fuel cell outlet steam pipe connected to the combustor and adding steam generated in the fuel cell to compressed air supplied to the combustor; a moisture recovery system for recovering moisture from the exhaust gas of the turbine; An exhaust heat recovery boiler that generates steam by exchanging heat between the moisture recovered by the moisture recovery system and the exhaust gas of the turbine; and the exhaust heat recovery boiler connected to the exhaust heat recovery boiler and the combustor The steam generated by Ira and a combustor steam pipe to be added to the compressed air supplied to the combustor.
本発明によれば、水源に乏しい地域でも高効率で発電することができる。 According to the present invention, power can be generated with high efficiency even in an area where water sources are scarce.
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
1.省水型コンバインド発電システム
図1は本発明の第1の実施の形態に係る省水型コンバインド発電システムのシステム図である。
(First embodiment)
1. Water-saving combined power generation system FIG. 1 is a system diagram of a water-saving combined power generation system according to a first embodiment of the present invention.
省水型コンバインド発電システムは、ガスタービン発電システム10、排熱回収ボイラ20、燃料電池30、水分回収システム40、再熱器50、ガスタービン側弁群及び燃料電池側弁群を備えている。各構成要素について以下に説明していく。
The water-saving combined power generation system includes a gas turbine
2.ガスタービン発電システム
ガスタービン発電システム10は、ガスタービン11及び発電機15を備えている。ガスタービン11は、圧縮機12、燃焼器13及びタービン14を備えている。圧縮機12はタービン14と軸を介して連結していて、発電機15は圧縮機12に軸を介して連結している。但し、発電機15はタービン14に連結する場合もある。本実施の形態では、圧縮機12、タービン14及び発電機15を同軸上に連結した構成を例示しているが、互いに異なる回転数で回転可能な複数のタービン(例えば低圧タービン及び高圧タービン)でタービン14を構成する場合には、例えば低圧タービン及び圧縮機12からなるガスジェネレータ、及び高圧タービン及び発電機15からなる出力タービンで軸が分離される場合もある。
2. Gas Turbine Power Generation System The gas turbine
上記構成のガスタービン発電システム10においては、圧縮機12で吸気を圧縮して生成した圧縮空気が燃焼器13に供給され、燃焼器13で圧縮空気とともに燃料が燃焼して燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスによってタービン14の回転動力が得られる。タービン14の回転動力は、一部が圧縮機12の動力に使用され、一部が発電機15の動力に使用されて電気エネルギーに変換される。
In the gas turbine
本願明細書においては、燃焼器13に燃料(天然ガス等)を供給する燃料配管を燃焼器燃料管16と記載する。また、圧縮機12から燃焼器13に圧縮空気を供給する配管を燃焼器空気管17と記載する。
In the present specification, a fuel pipe that supplies fuel (natural gas or the like) to the
3.排熱回収ボイラ
排熱回収ボイラ20は、水分回収システム40で回収した水分をタービン14の排気ガスと熱交換させて蒸気を発生させる装置である。この排熱回収ボイラ20はタービン14及び水分回収システム40の水分回収装置41(後述)に配管を介して接続していて、タービン14の排気ガスが熱源として導入されて水分回収装置41へと排出される。排熱回収ボイラ20はまた、燃焼器13及び蒸気需要家91にそれぞれ燃焼器蒸気管21及び蒸気分配管22を介して接続している。即ち、排熱回収ボイラ20で発生した蒸気のうち、一部は燃焼器蒸気管21を介して燃焼器13に供給される圧縮空気に付加され、余剰分は蒸気需要家91にプロセス蒸気として供給される。蒸気需要家91は、例えば蒸気タービン等の設備、工場、及びその他の蒸気使用者である。
3. Exhaust Heat Recovery Boiler The exhaust
なお、図1では燃焼器蒸気管21が燃焼器空気管17に接続していて、燃焼器蒸気管21及び燃焼器空気管17を介して排熱回収ボイラ20と燃焼器13とが接続した構成を例示しているが、燃焼器蒸気管21が燃焼器13に直接接続した構成としても良い。
In FIG. 1, the
4.燃料電池
燃料電池30は、燃料(天然ガス等)及び酸化剤(空気等)を用いて電気化学反応によって電力を取り出す装置である。種類は必ずしも限定されないが、本実施の形態では作動温度が高い固体酸化物形燃料電池(SOFC)を採用している。この燃料電池30は、燃料源(不図示)及び圧縮機12に対してそれぞれ燃料電池燃料管31及び燃料電池空気管32を介して接続している。燃料電池燃料管31は燃料電池30の燃料極に接続していて、燃料電池燃料管31を介して燃料源からの燃料が燃料極に供給される。燃料電池空気管32は燃料電池30の空気極に接続していて、燃料電池空気管32を介して圧縮機12からの圧縮空気が空気極に供給される。燃料電池空気管32にはブロワ33が設けてある。燃料電池30はまた、燃焼器13に対して排燃料管34及び燃料電池出口蒸気管35を介して接続している。排燃料管34は燃料電池30の燃料極と燃焼器13の燃料ノズル(不図示)とを接続していて、燃料極から排出された排燃料(残余燃料)が排燃料管34を介して燃料ノズルに供給される。燃料電池出口蒸気管35は燃料電池30の空気極と燃焼器空気管17とを接続していて、高温環境下における電気化学反応により空気極で発生した蒸気が燃焼器13に供給される圧縮空気に燃料電池出口蒸気管35を介して付加される。
4). Fuel Cell The
5.水分回収システム
水分回収システム40は、タービン14の排気ガスから水分を回収するシステムであり、水分回収装置41、放熱器42、水処理設備43及び貯水タンク44を備えている。
5. Moisture Recovery System The
水分回収装置41は排熱回収ボイラ20を通過したタービン14の排気ガスの水分を回収する装置であり、装置種別は必ずしも限定されないが、本実施の形態では排気ガスに対向して冷却水を浴びせることで排気ガスに含まれる水分を復水させる復水タワーを採用している。この水分回収装置41は排熱回収ボイラ20及び再熱器50に配管を介して接続していて、排熱回収ボイラ20を通過した排気ガスが導入されて、水分を回収されて再熱器50へと排出される。水分回収装置41はまた、送水管45、冷媒管46及び補給水管47を介して放熱器42に接続している。送水管45には回収水分を放熱器42に送るポンプが設けられている。
The
放熱器42は、水分回収装置41で回収された水分を冷却する空冷式の放熱器であり、送水管45を介して水分回収装置41から導かれた水分を大気放熱により冷却する。放熱器42で冷却された水分のうち、一部は冷媒管46を介して冷媒として水分回収装置41に供給されて排気ガスに噴霧され、一部は補給水管47を介して水分回収装置41の貯水部に補給される。また、放熱器42は、給水管48を介して排熱回収ボイラ20に接続している。つまり、水分回収装置41で回収された水分の一部は、送水管45及び放熱器42を介して給水管48に導かれ、給水管48を介して蒸気源として排熱回収ボイラ20に供給される。
The
上記水処理設備43及び貯水タンク44は、給水管48の途中に設けられている。給水管48は、水処理設備43及び貯水タンク44よりも下流側の部分で分岐している。この分岐管路は水分配管49として水分回収装置41と水需要家92とを接続し、水分回収装置41で回収された水分を水需要家92に供給する役割を果たす。上記水処理設備43は水需要家92に供給する水分を浄化処理するために設置され、貯水タンク44は給水管48を流れる水分を一時的に貯留する。水需要家92は、例えば工場や農場、一般家庭、店舗、設備、及びその他の水使用者である。給水管48における水分配管49の分岐部よりも上流側の部分にはポンプが設けられていて、回収水分を排熱回収ボイラ20や水需要家92に送る機能を果たす。
The
なお、給水管48の途中に放熱器42が設置されていて、放熱器42を通過した水分が排熱回収ボイラ20に供給される構成を例に挙げて説明しているが、条件によっては、水分回収装置41で回収された水分が放熱器42を経由せずに排熱回収ボイラ20に供給されように配管構成を変更することもできる。
In addition, although the
6.再熱器
再熱器50は、水分回収装置41を通過したタービン14の排気ガスを規定温度以上に再度加熱する。図1の構成の場合、水分回収装置41を通過した排気ガスは、再熱せずに大気放出しても特に環境に影響しないが、水分回収装置41において冷却水の散布により冷えた状態のまま大気放出すると、見かけ上、白煙化する場合がある。再熱器50は排気ガスの見かけの白煙化を抑制する役割を果たす。再熱器50の熱源は排熱回収ボイラ20で生成した蒸気の一部であり、蒸気分配管22から分岐した分岐管51を介して排熱回収ボイラ20を介して導かれる。再熱器50で排気ガスを加熱した蒸気は排熱回収ボイラ20に戻される。
6). Reheater The
7.ガスタービン側弁群
ガスタービン側弁群は、前述した燃焼器燃料管16及び燃焼器空気管17にそれぞれ設けた弁61,62を含む。弁61を閉じると燃焼器燃料管16を介する燃焼器13への燃料の供給が遮断される。弁62を閉じると圧縮機12から燃焼器13への圧縮空気の供給が遮断される。弁61,62は開度調整機能の他、全閉にすることもできる。各弁を開度調整用弁と遮断弁とで構成しても良い。
7). Gas Turbine Side Valve Group The gas turbine side valve group includes
8.燃料電池側弁群
燃料電池側弁群は、前述した燃料電池燃料管31、燃料電池空気管32、排燃料管34及び燃料電池出口蒸気管35にそれぞれ設けた弁71−74を含む。弁71を閉じると燃料電池燃料管31を介する燃料電池30への燃料の供給が遮断される。弁72を閉じると燃料電池30への圧縮空気の供給が遮断される。弁73を閉じると燃料電池30から燃焼器13への排燃料の供給が遮断される。弁74を閉じると燃料電池30から燃焼器13への蒸気の供給が遮断される。弁71−74は開度調整機能の他、全閉にすることもできる。各弁を開度調整用弁と遮断弁とで構成しても良い。
8). Fuel Cell Side Valve Group The fuel cell side valve group includes
9.動作
上記構成の省水型コンバインド発電システムの動作は次の通りである。
9. Operation The operation of the water-saving combined power generation system configured as described above is as follows.
まず、ガスタービン発電システム10においては、圧縮機12で圧縮された圧縮空気が燃焼器13に供給され、燃焼器燃料管16及び排燃料管34を介して供給される燃料とともに圧縮空気を燃焼器13とともに燃焼させ、燃焼ガスによってタービン14の回転動力が得られる。タービン14の回転動力は、一部が圧縮機12の動力に使用され、一部が発電機15の動力に使用されて電気エネルギーに変換される。
First, in the gas turbine
一方、圧縮機12で生成された圧縮空気の一部は燃料電池空気管32を介して燃料電池30に導かれ、起動時に燃料電池30を暖気する。燃料電池30の暖気が完了したら、弁71,73,74が開き、燃料電池燃料管31及び燃料電池空気管32を介して燃料電池30の燃料極及び空気極にそれぞれ燃料及び空気が供給される。燃料は燃料電池30で気化し、燃料電池30では気化した燃料と空気との電気化学反応によって電気エネルギーが取り出される。燃料極を通過した排燃料(余剰燃料)は排燃料管34を介して燃焼器13に供給され、燃焼器13の燃料として有効活用される。一方、空気極を通過した空気は、高温環境下で電気化学反応により生じた水分を伴う蒸気となり、燃料電池出口蒸気管35を介して燃焼器13への圧縮空気に供給され、ガスタービン11の出力増強に利用される。
On the other hand, a part of the compressed air generated by the
タービン14の排気ガスは排熱回収ボイラ20に導かれ、水分回収システム40で回収された水分を排熱回収ボイラ20で加熱して蒸気を発生させる。排熱回収ボイラ20で発生した蒸気のうち、一部は燃焼器蒸気管21を介して燃焼器13に供給される圧縮空気に付加され、ガスタービン11の出力増強に利用される。余剰の蒸気は蒸気分配管22を介して蒸気需要家91に供給され、プロセス蒸気として利用される。
The exhaust gas of the
排熱回収ボイラ20を通過した排気ガスは水分回収装置41に導かれ、噴霧される冷却水により冷却される。これにより、排気ガスに含まれる湿分が復水されて水分回収装置41の貯水部に貯留される。こうして水分回収装置41で回収された水分は、ポンプによって送水管45を介して放熱器42に送られ、大気に放熱して冷却された後、一部は冷媒管46を介して冷媒として水分回収装置41に供給されて排気ガスに噴霧され、一部は補給水管47を介して水分回収装置41の貯水部に補給される。また、放熱器42で冷却された回収水分の残りは、給水管48を介して水処理設備43に導かれて浄化処理され、貯水タンク44に一時的に貯留される。貯水タンク44に貯留水は、一部がポンプによって給水管48を介して蒸気源として排熱回収ボイラ20に供給され、余剰分は水分配管49を介して水需要家92に分配されて飲料水等の各種用水として利用される。
The exhaust gas that has passed through the exhaust
水分を回収されて水分回収装置41から排出された排気ガスは再熱器50に導かれ、排熱回収ボイラ20で生成された一部の蒸気との熱交換によって規定温度以上に再度加熱された上で大気放出される。再熱器50で排気ガスを加熱した蒸気は排熱回収ボイラ20に戻される。
The exhaust gas from which the moisture has been recovered and discharged from the
10.効果
(1)水源に乏しい地域に対する適性
本実施の形態によれば、燃料電池30で発生する大量の蒸気を燃料用圧縮空気に注入することにより、ガスタービン11を出力増強するとともに、ガスタービン11を含む流体の循環系統に水分を継続的に投入することができる。燃料電池30によって供給された水分は水分回収装置41で回収され、放熱器42で冷却されて水分回収装置41の冷却水、ガスタービン11の出力増強用の蒸気等として循環利用される。放熱器42は空冷式であるため放熱源として海水や河川水を必要としない。例えば、蒸気需要家91として蒸気タービンを用いることもできるが、蒸気タービンを使用しなくてもコンバインドサイクルやAHAT等のように高い発電効率を確保することができる。蒸気タービンを省略することができるため、蒸気タービンの復水系統も省略することができる。また、増湿による高い出力増強効果が得られるので、ガスタービン11を大型化することも可能である。また、圧縮機12で圧縮された圧縮空気のうち燃料電池30を経由する分については、燃料電池30から大量の水分が与えられるので、AHATにおいて圧縮機の複数段に水分を噴霧するような構成の複雑な噴霧装置も不要である。
10. Effects (1) Appropriateness for an area where water sources are scarce According to the present embodiment, the
本実施の形態に係る省水型コンバインド発電システムによれば、以上のようにガスタービン発電システム10、排熱回収ボイラ20、燃料電池30、水分回収システム40等が高度に関係し合って相乗的に作用することで、水源に乏しい地域でも運用することができ、なおかつ高効率に発電することができる。
According to the water-saving combined power generation system according to the present embodiment, as described above, the gas turbine
(2)周辺設備等への貢献
また、ガスタービン11の作動流体に含まれる水分を100%回収し損失なく循環させることは困難であるが、燃料電池30から系統に継続的に蒸気が投入されるため、損失分を補って余りある水分が得られる。余剰水分は一時的或いは長期的に貯留しておくこともできるが周辺の設備等に分配することもできる。例えば、前述したように蒸気需要家91にプロセス蒸気として分配することができ、この場合にはプラント周辺の工場等の設備の生産活動を支援し、産業の発達に貢献することができる。また、工場や店舗、農場、一般家庭等の水需要家92に用水等として分配することもでき、この場合には水源に乏しい地域にあっては貴重な水の供給源となり得る。
(2) Contribution to peripheral equipment Further, it is difficult to recover 100% of the water contained in the working fluid of the
(3)運用の柔軟性
本実施の形態によれば、ガスタービン側弁群と燃料電池側弁群を備えているので、ガスタービン側弁群及び燃料電池側弁群のいずれか一方を閉じることで、ガスタービン発電システム10及び燃料電池30のいずれか一方のみで発電運転をすることができる。例えば、燃料電池30を起動するためには電解質を高い作動温度(例えば900−1000℃程度)まで暖機する必要があるため、ガスタービン発電システム10と燃料電池30を一緒に起動すると起動時間が長くなる。このような場合には、起動時間短縮の観点から燃料電池側弁群を閉じてガスタービン側弁群の開度制御により高速起動することができる。ガスタービン発電システム10の単独運転によりDSS(Daily Start Stop)機能が備わり、要求発電出力の変動に応じて発電量を柔軟に調整することもできる。
(3) Flexibility of operation According to the present embodiment, since the gas turbine side valve group and the fuel cell side valve group are provided, either the gas turbine side valve group or the fuel cell side valve group is closed. Thus, the power generation operation can be performed with only one of the gas turbine
一方、ガスタービン発電システム10又は燃料電池30のメンテナンスの時には、ガスタービン側弁群及び燃料電池側弁群のいずれか一方を閉じ、ガスタービン発電システム10及び燃料電池30いずれか一方の単独運転をすることで、発電を継続したままガスタービン発電システム10又は燃料電池30のメンテナンスをすることができる。
On the other hand, at the time of maintenance of the gas turbine
(第2の実施の形態)
図2は本発明の第2の実施の形態に係る省水型コンバインド発電システムのシステム図である。第1の実施の形態と同様の部分については図2において図1と同符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a system diagram of a water-saving combined power generation system according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in FIG.
本実施の形態が第1の実施の形態と相違する点は、燃料電池入口蒸気管80を追加した点である。燃料電池入口蒸気管80は、燃焼器蒸気管21から分岐していて、燃焼器蒸気管21を介して排熱回収ボイラ20と燃料電池30とを接続している。これにより、燃料電池30に供給される燃料に燃焼器蒸気管21を流れる蒸気の一部が供給され、排熱回収ボイラ20で発生させた蒸気が燃料電池30に供給される燃料に付加される。燃料電池入口蒸気管80には弁75が設けられている。弁75は燃料電池側弁群に属する。その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
The present embodiment is different from the first embodiment in that a fuel cell
本実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果と同様の効果が得られる他、排気ガスから回収した蒸気を燃料電池の燃料に供給することにより、例えば燃料を加熱して燃料電池30の発電効率を向上させることができる。 According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the fuel recovered from the exhaust gas can be supplied to the fuel of the fuel cell by heating the fuel, for example. The power generation efficiency of 30 can be improved.
10 ガスタービン発電システム
12 圧縮機
13 燃焼器
14 タービン
15 発電機
16 燃焼器燃料管
17 燃焼器空気管
20 排熱回収ボイラ
21 燃焼器蒸気管
22 蒸気分配管
30 燃料電池
31 燃料電池燃料管
32 燃料電池空気管
34 排燃料管
35 燃料電池出口蒸気管
40 水分回収システム
41 水分回収装置
42 放熱器
43 水処理設備
46 冷媒管
48 給水管
49 水分配管
61,62 弁(ガスタービン発電システム側の弁群)
71−75 弁(燃料電池側の弁群)
80 燃料電池入口蒸気管
91 蒸気需要家
92 水需要家
DESCRIPTION OF
71-75 Valve (Fuel cell side valve group)
80 Fuel cell
Claims (9)
燃料電池と、
前記圧縮機と前記燃料電池とを接続し前記燃料電池に圧縮空気を供給する燃料電池空気管と、
前記燃料電池と前記燃焼器とを接続し前記燃料電池の排燃料を前記燃焼器に導く排燃料管と、
前記燃料電池と前記燃焼器とを接続し前記燃料電池で発生した蒸気を前記燃焼器に供給される圧縮空気に付加する燃料電池出口蒸気管と、
前記タービンの排気ガスから水分を回収する水分回収システムと、
前記水分回収システムで回収した水分と前記タービンの排気ガスとを熱交換させて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラと前記燃焼器とを接続し前記排熱回収ボイラで発生させた蒸気を前記燃焼器に供給される圧縮空気に付加する燃焼器蒸気管と
を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 A gas turbine power generation system having a compressor, a combustor, a turbine and a generator;
A fuel cell;
A fuel cell air pipe for connecting the compressor and the fuel cell and supplying compressed air to the fuel cell;
An exhaust fuel pipe that connects the fuel cell and the combustor and guides the exhaust fuel of the fuel cell to the combustor;
A fuel cell outlet steam pipe for connecting the fuel cell and the combustor and adding the steam generated in the fuel cell to the compressed air supplied to the combustor;
A moisture recovery system for recovering moisture from the exhaust gas of the turbine;
An exhaust heat recovery boiler for generating steam by exchanging heat between the moisture recovered by the moisture recovery system and the exhaust gas of the turbine;
A combustor steam pipe that connects the exhaust heat recovery boiler and the combustor and adds steam generated by the exhaust heat recovery boiler to compressed air supplied to the combustor. Water-type combined power generation system.
前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 1,
A water-saving combined power generation system, wherein the fuel cell is a solid oxide fuel cell.
前記水分回収システムは、
排熱回収ボイラを通過した前記ガスタービンの排気ガスの水分を回収する水分回収装置と、
前記水分回収装置で回収された水分を冷却する空冷式の放熱器と、
前記放熱器と前記水分回収装置とを接続し前記放熱器で冷却した水分を前記水分回収装置に冷媒として供給する冷媒管と、
前記水分回収装置で回収した水分を前記排熱回収ボイラに蒸気源として供給する給水管と
を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 1,
The moisture recovery system includes:
A moisture recovery device that recovers moisture of the exhaust gas of the gas turbine that has passed through the exhaust heat recovery boiler;
An air-cooled radiator that cools the moisture recovered by the moisture recovery device;
A refrigerant pipe that connects the radiator and the moisture recovery device and supplies the moisture cooled by the radiator as a refrigerant to the moisture recovery device;
A water-saving combined power generation system comprising: a water supply pipe that supplies the water recovered by the water recovery device as a steam source to the exhaust heat recovery boiler.
前記排熱回収ボイラと蒸気需要家とを接続し前記排熱回収ボイラで発生させた蒸気の余剰分を前記蒸気需要家に供給する蒸気分配管を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 1,
A water-saving combined power generation comprising a steam distribution pipe that connects the exhaust heat recovery boiler and a steam customer and supplies the steam surplus generated by the exhaust heat recovery boiler to the steam customer system.
前記水分回収装置と水需要家とを接続し前記水分回収装置で回収された水分を前記水需要家に供給する水分配管と、
前記水需要家に供給する水分を浄化処理する水処理設備と
を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 1,
Moisture piping that connects the water recovery device and a water consumer and supplies the water recovered by the water recovery device to the water consumer;
A water-saving combined power generation system comprising a water treatment facility for purifying water supplied to the water consumer.
前記圧縮機から前記燃焼器に圧縮空気を供給する燃焼器空気管と、
前記燃焼器に燃料を供給する燃焼器燃料管と、
前記燃料電池に燃料を供給する燃料電池燃料管と、
前記燃焼器空気管及び前記燃焼器燃料管にそれぞれ設けた複数の弁を含むガスタービン発電システム側の弁群と、
前記燃料電池空気管及び前記燃料電池燃料管にそれぞれ設けた複数の弁を含む燃料電池側の弁群と
を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 1,
A combustor air tube for supplying compressed air from the compressor to the combustor;
A combustor fuel pipe for supplying fuel to the combustor;
A fuel cell fuel pipe for supplying fuel to the fuel cell;
A valve group on the gas turbine power generation system side including a plurality of valves respectively provided in the combustor air pipe and the combustor fuel pipe;
A water-saving combined power generation system comprising: the fuel cell air pipe; and a fuel cell side valve group including a plurality of valves respectively provided in the fuel cell fuel pipe.
前記排熱回収ボイラと前記燃料電池とを接続し前記排熱回収ボイラで発生させた蒸気を前記燃料電池に供給される燃料に付加する燃料電池入口蒸気管を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 1,
A water saving apparatus comprising a fuel cell inlet steam pipe for connecting the exhaust heat recovery boiler and the fuel cell and adding the steam generated by the exhaust heat recovery boiler to the fuel supplied to the fuel cell. Type combined power generation system.
前記圧縮機から前記燃焼器に圧縮空気を供給する燃焼器空気管と、
前記燃焼器に燃料を供給する燃焼器燃料管と、
前記燃料電池に燃料を供給する燃料電池燃料管と、
前記燃焼器空気管、前記燃焼器燃料管及び前記燃焼器蒸気管にそれぞれ設けた複数の弁を含むガスタービン発電システム側の弁群と、
前記燃料電池空気管、前記燃料電池燃料管及び前記燃料電池入口蒸気管にそれぞれ設けた複数の弁を含む燃料電池側の弁群と
を備えたことを特徴とする省水型コンバインド発電システム。 The water-saving combined power generation system according to claim 7,
A combustor air tube for supplying compressed air from the compressor to the combustor;
A combustor fuel pipe for supplying fuel to the combustor;
A fuel cell fuel pipe for supplying fuel to the fuel cell;
A valve group on the gas turbine power generation system side including a plurality of valves respectively provided in the combustor air pipe, the combustor fuel pipe, and the combustor steam pipe;
A water-saving combined power generation system comprising: a fuel cell side valve group including a plurality of valves provided in the fuel cell air pipe, the fuel cell fuel pipe, and the fuel cell inlet steam pipe, respectively.
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JP2013239572A JP2015099715A (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Water-saving combined power generation system |
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Cited By (2)
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CN105626267A (en) * | 2016-01-08 | 2016-06-01 | 东莞新奥燃气有限公司 | Multi-generation natural gas power generation device and method |
CN108005787A (en) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 中国人民解放军海军工程大学 | A kind of efficient chemically composited cycle combustion turbine device and control method |
-
2013
- 2013-11-20 JP JP2013239572A patent/JP2015099715A/en active Pending
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